src/turbulenceModels/incompressible/RAS/derivedFvPatchFields/wallFunctions/nutWallFunctions/nutkWallFunction/nutkWallFunctionFvPatchScalarField.C

   1 /*---------------------------------------------------------------------------*\
   2   =========                 |
   3   \\      /  F ield         | OpenFOAM: The Open Source CFD Toolbox
   4    \\    /   O peration     |
   5     \\  /    A nd           | Copyright (C) 2008-2010 OpenCFD Ltd.
   6      \\/     M anipulation  |
   7 -------------------------------------------------------------------------------
   8 License
   9     This file is part of OpenFOAM.
  10
  11     OpenFOAM is free software: you can redistribute it and/or modify it
  12     under the terms of the GNU General Public License as published by
  13     the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  14     (at your option) any later version.
  15
  16     OpenFOAM is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  17     ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or
  18     FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public License
  19     for more details.
  20
  21     You should have received a copy of the GNU General Public License
  22     along with OpenFOAM.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  23
  24 \*---------------------------------------------------------------------------*/
  25
  26 #include "nutkWallFunctionFvPatchScalarField.H"
  27 #include "RASModel.H"
  28 #include "fvPatchFieldMapper.H"
  29 #include "volFields.H"
  30 #include "wallFvPatch.H"
  31 #include "addToRunTimeSelectionTable.H"
  32
  33 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
  34
  35 namespace Foam
  36 {
  37 namespace incompressible
  38 {
  39 namespace RASModels
  40 {
  41
  42 // * * * * * * * * * * * * Protected Member Functions  * * * * * * * * * * * //
  43
  44 void nutkWallFunctionFvPatchScalarField::checkType()
  45 {
  46     if (!isA<wallFvPatch>(patch()))
  47     {
  48         FatalErrorIn("nutkWallFunctionFvPatchScalarField::checkType()")
  49             << "Invalid wall function specification" << nl
  50             << "    Patch type for patch " << patch().name()
  51             << " must be wall" << nl
  52             << "    Current patch type is " << patch().type() << nl << endl
  53             << abort(FatalError);
  54     }
  55 }
  56
  57
  58 scalar nutkWallFunctionFvPatchScalarField::calcYPlusLam
  59 (
  60     const scalar kappa,
  61     const scalar E
  62 ) const
  63 {
  64     scalar ypl = 11.0;
  65
  66     for (int i=0; i<10; i++)
  67     {
  68         ypl = log(E*ypl)/kappa;
  69     }
  70
  71     return ypl;
  72 }
  73
  74
  75 tmp<scalarField> nutkWallFunctionFvPatchScalarField::calcNut() const
  76 {
  77     const label patchI = patch().index();
  78
  79     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
  80     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
  81     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
  82     const volScalarField& k = tk();
  83     const scalarField& nuw = rasModel.nu()().boundaryField()[patchI];
  84
  85     const scalar Cmu25 = pow025(Cmu_);
  86
  87     tmp<scalarField> tnutw(new scalarField(patch().size(), 0.0));
  88     scalarField& nutw = tnutw();
  89
  90     forAll(nutw, faceI)
  91     {
  92         label faceCellI = patch().faceCells()[faceI];
  93
  94         scalar yPlus = Cmu25*y[faceI]*sqrt(k[faceCellI])/nuw[faceI];
  95
  96         if (yPlus > yPlusLam_)
  97         {
  98             nutw[faceI] = nuw[faceI]*(yPlus*kappa_/log(E_*yPlus) - 1.0);
  99         }
 100     }
 101
 102     return tnutw;
 103 }
 104
 105
 106 void nutkWallFunctionFvPatchScalarField::writeLocalEntries(Ostream& os) const
 107 {
 108     os.writeKeyword("Cmu") << Cmu_ << token::END_STATEMENT << nl;
 109     os.writeKeyword("kappa") << kappa_ << token::END_STATEMENT << nl;
 110     os.writeKeyword("E") << E_ << token::END_STATEMENT << nl;
 111 }
 112
 113
 114 // * * * * * * * * * * * * * * * * Constructors  * * * * * * * * * * * * * * //
 115
 116 nutkWallFunctionFvPatchScalarField::nutkWallFunctionFvPatchScalarField
 117 (
 118     const fvPatch& p,
 119     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 120 )
 121 :
 122     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF),
 123     Cmu_(0.09),
 124     kappa_(0.41),
 125     E_(9.8),
 126     yPlusLam_(calcYPlusLam(kappa_, E_))
 127 {
 128     checkType();
 129 }
 130
 131
 132 nutkWallFunctionFvPatchScalarField::nutkWallFunctionFvPatchScalarField
 133 (
 134     const nutkWallFunctionFvPatchScalarField& ptf,
 135     const fvPatch& p,
 136     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 137     const fvPatchFieldMapper& mapper
 138 )
 139 :
 140     fixedValueFvPatchScalarField(ptf, p, iF, mapper),
 141     Cmu_(ptf.Cmu_),
 142     kappa_(ptf.kappa_),
 143     E_(ptf.E_),
 144     yPlusLam_(ptf.yPlusLam_)
 145 {
 146     checkType();
 147 }
 148
 149
 150 nutkWallFunctionFvPatchScalarField::nutkWallFunctionFvPatchScalarField
 151 (
 152     const fvPatch& p,
 153     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF,
 154     const dictionary& dict
 155 )
 156 :
 157     fixedValueFvPatchScalarField(p, iF, dict),
 158     Cmu_(dict.lookupOrDefault<scalar>("Cmu", 0.09)),
 159     kappa_(dict.lookupOrDefault<scalar>("kappa", 0.41)),
 160     E_(dict.lookupOrDefault<scalar>("E", 9.8)),
 161     yPlusLam_(calcYPlusLam(kappa_, E_))
 162 {
 163     checkType();
 164 }
 165
 166
 167 nutkWallFunctionFvPatchScalarField::nutkWallFunctionFvPatchScalarField
 168 (
 169     const nutkWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf
 170 )
 171 :
 172     fixedValueFvPatchScalarField(wfpsf),
 173     Cmu_(wfpsf.Cmu_),
 174     kappa_(wfpsf.kappa_),
 175     E_(wfpsf.E_),
 176     yPlusLam_(wfpsf.yPlusLam_)
 177 {
 178     checkType();
 179 }
 180
 181
 182 nutkWallFunctionFvPatchScalarField::nutkWallFunctionFvPatchScalarField
 183 (
 184     const nutkWallFunctionFvPatchScalarField& wfpsf,
 185     const DimensionedField<scalar, volMesh>& iF
 186 )
 187 :
 188     fixedValueFvPatchScalarField(wfpsf, iF),
 189     Cmu_(wfpsf.Cmu_),
 190     kappa_(wfpsf.kappa_),
 191     E_(wfpsf.E_),
 192     yPlusLam_(wfpsf.yPlusLam_)
 193 {
 194     checkType();
 195 }
 196
 197
 198 // * * * * * * * * * * * * * * * Member Functions  * * * * * * * * * * * * * //
 199
 200 void nutkWallFunctionFvPatchScalarField::updateCoeffs()
 201 {
 202     if (updated())
 203     {
 204         return;
 205     }
 206
 207     operator==(calcNut());
 208
 209     fixedValueFvPatchScalarField::updateCoeffs();
 210 }
 211
 212
 213 tmp<scalarField> nutkWallFunctionFvPatchScalarField::yPlus() const
 214 {
 215     const label patchI = patch().index();
 216
 217     const RASModel& rasModel = db().lookupObject<RASModel>("RASProperties");
 218     const scalarField& y = rasModel.y()[patchI];
 219
 220     const tmp<volScalarField> tk = rasModel.k();
 221     const volScalarField& k = tk();
 222     tmp<scalarField> kwc = k.boundaryField()[patchI].patchInternalField();
 223     const scalarField& nuw = rasModel.nu()().boundaryField()[patchI];
 224
 225     return pow025(Cmu_)*y*sqrt(kwc)/nuw;
 226 }
 227
 228
 229 void nutkWallFunctionFvPatchScalarField::write(Ostream& os) const
 230 {
 231     fvPatchField<scalar>::write(os);
 232     writeLocalEntries(os);
 233     writeEntry("value", os);
 234 }
 235
 236
 237 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 238
 239 makePatchTypeField
 240 (
 241     fvPatchScalarField,
 242     nutkWallFunctionFvPatchScalarField
 243 );
 244
 245 // * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * //
 246
 247 } // End namespace RASModels
 248 } // End namespace incompressible
 249 } // End namespace Foam
 250
 251 // ************************************************************************* //